基于UHPC-钢筋错位连接的预制装配式混凝土梁抗弯性能研究.pdf

0引言装配式混凝土结构是由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构1袁具有施工方便尧节能环保尧工期短等优点袁在国内外都有着广泛的应用遥 预制混凝土梁作为装配式建筑的主要构件袁通常预制混凝土主尧次梁连接过程中要求预制混凝土主梁中部预留现浇区段袁底筋连续袁预制基于 UHPC-钢筋错位连接的预制装配式混凝土梁抗弯性能研究李新星1,2袁周泉1,2袁李水生1,2渊1.中国建筑第五工程局有限公司袁湖南 长沙 410004曰2.湖南中建五局绿色市政工程研究中心有限公司袁湖南 长沙 410001冤摘要院提出了一种适用于预制装配式混凝土梁的 UHPC-钢筋错位连接节点形式袁试制了 1 根现浇混凝土梁和 2 根预制混凝土梁试件袁通过抗弯性能对比试验袁研究了钢筋错位搭接长度渊10d尧15d冤对试件抗弯性能的影响袁并采用 ABAQUS 有限元软件对试件进行了抗弯性能分析遥 结果表明院UHPC-错位钢筋节点未出现开裂袁破坏过程与现浇混凝土梁相似袁均为适筋破坏袁错位钢筋未发生屈服和黏结滑移曰 当搭接长度为 10d 时袁预制混凝土梁的极限承载力和延性基本等同现浇结构曰增大搭接长度渊15d冤对开裂弯矩影响不明显袁极限弯矩提高较明显曰根据相关规范袁建议实际工程中错位钢筋搭接长度取 10d曰ABAQUS 有限元数值模拟结果与试验结果吻合程度较高遥关键词院超高性能混凝土曰钢筋错位连接曰预制装配式混凝土梁曰抗弯性能曰承载力曰有限元中图分类号院TU528.31文献标识码院Adoi:10.19761/j.1000-4637.2023.09.047.07Flexural behavior of fabricated concrete beams with staggered rebars connectionbased on UHPCLI Xinxing1袁2,ZHOU Quan1袁2,LI Shuisheng1袁2(1.China Construction Fifth Engineering Division Co.,Ltd.,Changsha 410004,China;2.Hunan China Construction FifthBureau Green Municipal Engineering Research Center Co.,Ltd.,Changsha 410001,China)Abstract:A joint connection form for fabricated concrete beams between UHPC-staggered rebars was proposed,acast-in-situ concrete beam and two fabricated concrete beams(overlapping length of 10d and 15d respectively)wereproduced.The influence of different overlapping length on the flexural behavior of the fabricated concrete beams wasanalyzed.And the flexural behavior of the specimens was analyzed by using ABAQUS finite element software.The resultsshow that there is no crack at the connection joint,and the failure process of which is similar to that of the cast-in-situconcrete beams,all of them are damaged by suitable reinforcement,and the staggered rebars do not yield and bond slip.When the overlapping length is 10d,the ultimate bearing capacity and ductility of the prefabricated beams are basicallyequal to those of the cast-in-situ concrete beams.Increasing the overlapping length has no obvious effect on the crackingmoment,but the ultimate moment can be increased obviously.According to relevant regulations,the overlapping length ofthe staggered rebar in the actual project is suggested as 10d.The numerical simulation results based on ABAQUS are ingood agreement with the experimental results.Keywords:Ultra-high performance concrete(UHPC);Staggered rebar connection;Fabricated concrete beam;Flexuralbehavior;Bearing capacity;Finite element基金项目院国家重点研发计划资助项目渊2019YFC1904705冤曰湖南省自然科学基金项目渊2023JJ70025尧2023JJ30611冤遥圆园23 年第 9 期混 凝 土 与 水 泥 制 品圆园23 晕燥.99 月悦匀陨晕粤 悦韵晕悦砸耘栽耘 粤晕阅 悦耘酝耘晕栽 孕砸韵阅哉悦栽杂September47-编号搭接长度 la/mmUHPC 后浇段长度 l/mm纵筋节点箍筋CBPB-10PB-15要10d15d要3003002 10+2 142 10+2 142 10+2 14615061506150混凝土次梁底筋伸出端面袁伸入预制混凝土主梁空缺区段内袁再后浇混凝土形成整体连接遥 由于节点处需承受较大的弯矩袁 通常需要配置大量的钢筋袁导致节点处构件连接施工难度较大袁且对于主梁底部钢筋连续的构件袁其运输吊装难度也较大遥 因此袁采用新材料和新连接方式袁降低节点配筋袁提高施工效率具有重要意义遥超 高 性 能 混 凝 土 渊Ultra-High PerformanceConcrete袁以下简称 UHPC冤是一种具有高强度尧高韧性尧高耐久性和高流动性的纤维增强水泥基复合材料2-4袁 在桥梁工程领域的应用越来越广泛5遥郑文忠等6研究了 UHPC 梁的抗弯性能袁提出了正截面承载力和裂缝宽度计算方法曰徐明雪等7基于 UHPC受压本构关系袁推导了受压区等效矩形应力图形参数尧计算公式袁建立了 UHPC 梁正截面受弯承载力计算公式遥 大量研究8-13表明袁UHPC 梁通常经历受拉钢筋屈服袁随后出现主裂缝袁在混凝土开裂后袁钢纤维的桥连作用使得混凝土具有一定的抗拉强度袁最终发生钢筋拉断或 UHPC 压碎破坏遥 冯军骁等14研究了 6 根不同搭接长度的 UHPC 预制装配式混凝土梁尧1 根普通混凝土预制装配式梁及 1 根现浇混凝土梁的抗弯性能袁结果表明袁合适搭接长度的UHPC 预制装配式梁的抗弯性能基本与现浇混凝土梁相当袁当节点采用 UHPC 时袁其力学性能基本等同于现浇结构15-17遥上述研究表明袁UHPC 虽然具有较好的力学性能袁但将其应用在预制装配式梁连接节点中需设置闭口箍袁施工难度较大遥 为此袁本文提出一种预制装配式混凝土梁 UHPC-钢筋错位连接节点形式袁通过静力加载试验袁对比现浇结构袁分析评价钢筋错位连接装配式梁的抗弯性能遥1试验概况1.1试件设计预制装配式混凝土梁 UHPC-钢筋错位节点构造见图 1遥 S 为外伸钢筋交错布置间隔距离曰la为错位钢筋之间的搭接长度曰梁面筋和底筋搭接处布置横向分布筋遥1.2试验设计本试验共设计 3 根梁袁 包括 1 根现浇混凝土梁袁2 根预制装配式混凝土梁遥 预制装配混凝土梁的错位连接钢筋搭接长度分别为 15d渊d 为纵筋直径冤和 10d袁 梁的长伊宽伊高=3 000 mm伊200 mm伊300 mm曰预制装配式混凝土梁的 UHPC 后浇段长为 300 mm袁配筋率为 0.5%遥 试验梁编号及详细参数见表 1袁试验梁配筋图见图 2遥1.3试件制作UHPC 细骨料为石英砂袁粒径为 0.4250.820 mm袁SiO2含量为 95%曰水泥为 P 窑 O 42.5 级水泥袁3 d 抗压强度为 17.0 MPa袁28 d 抗压强度为 42.5 MPa曰 粉煤灰采用域级粉煤灰袁比表面积为 425 m2/kg曰硅灰比表面积为 18 500 m2/kg袁SiO2含量不低于 92%曰钢纤图 1UHPC-钢筋错位节点构造Figure 1Structure of UHPC-staggered rebar node表 1试验梁参数设计Table 1Parameters design of test beams渊a冤现浇梁渊b冤预制装配式混凝土梁图 2试验梁配筋渊单位院mm冤Figure 2Reinforcement of test beam预制梁体UHPC 现浇段错位钢筋分布筋113 0002001-12 102 146100/150112渊5冤2渊5冤333 000UHPC2002 106100/1502 142004 10610061004 143003001401-12-24-42004 106100/1504 142004 106606604 143002103-35-56-6圆园23 年第 9 期混凝土与水泥制品总第 329 期48-渊c冤PB-15 试件渊d冤混凝土应变图 3应变片布置渊单位院mm冤Figure 3Arrangement of strain gaugekg/m3维为平直镀铜纤维袁长径比为 67袁减水剂为某公司产聚羧酸减水剂遥 UHPC 配合比见表 2遥现浇及预制装配式混凝土梁预制部分采用普通混凝土袁强度等级为 C40遥预制装配式混凝土梁的制作工艺如下院先浇筑预制部分袁在后浇段界面设置 2 个键槽袁 浇筑同时预留 3 组尺寸为 150 mm伊150 mm伊150 mm 的立方体试块袁自然养护 7 d 后进行后浇段界面拉毛处理袁拼接 2 段预制梁使得预制梁外伸钢筋交错布置袁形成后浇段长度为 300 mm遥其中袁PB-10 试件钢筋接搭接长度为 10d袁PB-15 试件钢筋搭接长度为 15d遥 支模浇筑 UHPC袁浇筑同时预留 3 组尺寸为 100 mm伊100 mm伊100 mm 立方体试块遥 立方体试块与试验梁同条件自然养护 28 d袁实测混凝土性能指标见表 3袁钢筋实测力学性能见表4遥1.4测试及加载CB 试件在梁纯弯段底部纵筋处等距布置 3 个钢筋应变片袁见图 3渊a冤曰PB-10尧PB-15 试件的钢筋应变片分别布置在底部纵筋搭接段中点尧纵筋锚固段中点和梁内距离边界 30 mm 处袁见图 3渊b冤和图 3渊c冤曰 在梁跨中沿梁高方向布置 5 个混凝土应变片袁见图 3渊d冤遥试验采用液压伺服作动器进行三分点加载袁中间纯弯段长度为 1 000 mm袁作动器通过分配梁将荷载对称地施加于试验梁袁试验加载装置见图 4遥 在梁跨中和分配梁支座处放置位移计测量跨中挠度袁两端支座处同样对称放置百分表袁 以测量支座位移袁从而消除支座沉降误差遥 在正式加载之前袁应先进行预加载袁确认仪器设备正常之后卸载袁然后再开始正式加载遥 试验梁正式加载采用分级加载的方式袁梁底钢筋屈服前袁按每级 5 kN 进行加载袁钢筋屈服后袁每级荷载为 2 kN袁每级持荷时间为 2 min遥加载同时观察裂缝的发展情况袁待试件的加载荷载降低到极限荷载的 85%时袁停止试验遥2试验现象及分析2.1破坏形态试件破坏形式见图 5遥由图 5 可知院渊1冤CB 试件在加载初期袁混凝土开裂前袁其应变呈现线性分布袁试件处于线弹性状态曰当荷载达到30 kN 时袁梁跨中开始出现第一条裂缝袁随着荷载的表 2UHPC 配合比Table 2Mix proportion of UHPC水泥硅灰粉煤灰 石英砂 钢纤维 减水剂水770156771 00311735.1170.4表 3混凝土的性能指标Table 3Performance indexes of concrete混凝土强度等级抗压强度设计值 fc/MPa抗压强度实测值 fcu/MPa弹性模量 Ec/MPaC40C1204012048.9132.43.02伊1044.05伊104表 4钢筋的性能指标Table 4Performance indexes of rebar钢筋型号直径 d/mm屈服强度 fy/MPa抗拉强度 fu/MPaHRB40061014440445445600610605渊a冤CB 试件渊b冤PB-10 试件图 4 试验加载装置渊单位院mm冤Figure 4Test loading device图 5试件破坏形式Figure 5Failure form of specimenS1S2S3S3S2S1S4S5S6S3S2S1S4S5S6S1S2S3S4S5作动器试验梁2002008008008003 000渊b冤PB-10 试件渊a冤CB 试件渊c冤PB-15 试件基于 UHPC-钢筋错位连接的预制装配式混凝土梁抗弯性能研究李新星袁周泉袁李水生49-继续增加袁两加载点之间渊纯弯段冤的竖向裂缝数量不断增加袁原裂缝不断发展曰当荷载达到 46 kN 时袁弯剪区开始出现较短的斜裂缝曰 当荷载达到 81 kN时袁钢筋屈服袁继续施加荷载时袁原有裂缝开始迅速变化袁裂缝的高度和宽度都明显增大曰缓慢加载到极限荷载 94 kN 时袁 加载点处垫块下混凝土梁局部也被压碎袁荷载不增加而挠度继续增加袁试件最终发生破坏遥渊2冤PB-10 试件在加载到 28 kN 时袁右加载点梁底部开始出现裂缝袁继续加载袁UHPC 与混凝土的左交界面开始出现细小裂缝曰钢筋屈服之前袁试件纯弯段内的裂缝发展缓慢袁UHPC 现浇段内未出现裂缝曰当荷载达到 45 kN 时袁左加载点外渊弯剪区冤出现一条细小的斜裂缝曰 当继续增加荷载到 78 kN时袁试件底部受拉纵筋屈服袁新旧混凝土交界面裂缝发展速度变快曰当荷载达到 87 kN 时袁加载点钢垫块下的混凝土被压碎袁钢筋开始裸露袁试件的跨中挠度在荷载不变的时候依然变大袁试件最终发生破坏遥渊3冤PB-15 试件的破坏形式与 PB-10 试件相似袁加载前期两者均处于弹性状态袁混凝土的应变为线性分布曰当荷载达到 25 kN 时袁加载点处预制部分开始出现裂缝袁新旧混凝土交界面也出现细微裂缝袁继续加载袁裂缝的宽度和高度继续发展曰当荷载达到 89 kN 时袁受拉纵筋屈服袁纯弯段内的裂缝迅速发展袁弯剪区内的斜裂缝长度继续发展曰当荷载达到 96 kN 时袁达到峰值荷载袁与 PB-10 试件相似袁PB-15 试件左边加载点钢垫块下的混凝土被压碎袁跨中挠度也迅速增加袁试件破坏袁破坏过程中UHPC 只在交界面出现裂缝袁 在现浇 UHPC 内未出现任何明显裂缝遥2.2荷载-挠度曲线分析图 6 为试件的荷载-挠度曲线遥由图 6 可知院3 根试验梁的荷载-挠度曲线都表现出明显的三个阶段袁第一阶段为加载初期到混凝土开裂之前的弹性状态袁 荷载-挠度曲线呈线性增长袁直到混凝土开裂袁才开始出现第一个拐点曰第二阶段为混凝土开裂到底部受拉纵筋屈服的带裂缝工作状态袁相较于第一个阶段袁曲线的斜率都有所下降袁钢筋屈服时袁曲线上出现第二个拐点曰试验梁的钢筋屈服后袁曲线开始变得平缓袁荷载增加不大时袁跨中挠度增加的更为急剧袁直到最后出现荷载不增加袁而挠度依旧变大的状态袁试件破坏遥CB 试件和 PB-10 试件的开裂荷载尧屈服荷载尧极限荷载都比较接近曰PB-10尧PB-15 试件破坏时的挠度小于 CB 试件袁 这是由于预制装配式混凝土梁跨中通过后浇 UHPC袁相当于进行了局部加强袁因此刚度较大尧挠度较小遥 此外袁新旧混凝土交界面在加载过程中易出现裂缝袁出现裂缝后中间一小段现浇UHPC 易出现整体下沉袁 整体性不如现浇普通混凝土梁袁导致跨中挠度变小遥表 5 为试验梁特征弯矩及对应的挠度遥图 6荷载-挠度曲线Figure 6Load-deflection curve表 5试验梁特征弯矩及对应挠度Table 5Characteristic bending moments and corresponding deflections of test beams试件Mcr/渊kN 窑 m冤驻cr/mmMy/渊kN 窑 m冤驻y/mmMu/渊kN 窑 m冤驻u/mm浊CBPB-10PB-1512.011.812.91.951.531.5732.431.235.612.2910.2811.4337.634.838.437.6730.6928.133.072.992.46由表 5 可知院CB 试件的开裂弯矩尧 屈服弯矩和极限弯矩略高于 PB-10 试件袁 略低于 PB-15 试件袁但差距不明显袁介于 1.7%7.9%袁表明该连接形式承载力基本等同现浇遥 当错位钢筋搭接长度从 10d 增至 15d袁 开裂弯矩尧 屈服弯矩和极限弯矩分别提高9.3%尧14.1%和 10.3%曰增大错位钢筋搭接长度可提高试件的承载力遥2.3应变分析试验梁底部纵向钢筋应变随荷载变化曲线见图 7遥由图 7渊a冤可知袁CB 试件纯弯段受力钢筋的应变随着荷载的增大而增大袁当混凝土开裂后袁受弯注院Mcr为开裂弯矩尧My为钢筋屈服时的弯矩尧Mu为极限弯矩袁驻cr尧驻y尧驻u分别为 Mcr尧My尧Mu对应的跨中挠度曰浊 为延性系数袁其值为试验梁的极限挠度与屈服挠度的比值遥1201008060402000510152025303540挠度/mmCB 试件PB-10 试件PB-15 试件圆园23 年第 9 期混凝土与水泥制品总第 329 期50-渊b冤 PB-10尧PB-15 试件图 9 有限元模型Figure 9Finite element model承载力由钢筋承担袁随着荷载的增大袁裂缝逐渐增大袁钢筋的应变增大直至钢筋屈服袁其中袁跨中钢筋应变稍大于两端袁应变增长趋势接近曰由图 7渊b冤可知袁PB-10 试件的 UHPC 现浇段内钢筋未屈服袁新旧混凝土交界面附近预制段内钢筋达到屈服袁错位搭接段内钢筋应变最小袁这是因为 UHPC 的抗拉强度远大于普通混凝土袁试验梁破坏形式为预制普通混凝土梁发生破坏开裂袁UHPC 现浇段未开裂袁表明错位搭接钢筋与 UHPC 未发生滑移袁黏结锚固性能好曰由图 7渊c冤可知袁PB-15 试件的钢筋应变规律与PB-10 试验梁类似袁UHPC 现浇段内钢筋未发生屈服袁 预制段由于混凝土发生开裂后钢筋承受荷载袁随着裂缝的增大袁钢筋达到屈服遥试验梁跨中混凝土应变随梁高度变化见图 8遥渊a冤 CB 试件渊b冤 PB-10 试件渊c冤PB-15 试件图 7钢筋应变Figure 7Strain of rebar由图 8渊a冤可知袁随着荷载的增加袁CB 试件的中性轴逐渐向上移动袁混凝土应变随着截面高度的增加近似呈线性变化袁 符合平截面假定的基本要求曰由图 8渊b冤和图 8渊c冤可知袁UHPC 现浇段混凝土应变小于现浇梁袁UHPC 未出现开裂袁跨中UHPC 在各级荷载下的应变沿梁高分布能够较好符合平截面假定袁达到开裂荷载后袁随着荷载的进一步增加袁中和轴不断上升袁UHPC 的应变值略有波动袁但仍基本符合平截面假定遥3有限元计算3.1计算模型运用 ABAQUS 建模分析 3 个试件的试验情况袁混凝土和 UHPC 选取 C3D8R 三维实体单元袁 钢筋选用 T3D2 桁架单元遥 混凝土采用塑性损伤模型袁钢筋采用理想弹塑性模型袁 钢筋骨架内置于梁内袁模拟钢筋与混凝土之间的滑移遥 加载模式和试验一样袁为力控制加载袁按简支梁边界条件约束袁为提高计算精度袁UHPC 现浇段网格划分小于预制部分袁有限元模型见图 9遥渊a冤 CB 试件渊b冤 PB-10 试件渊c冤PB-15 试件图 8混凝土应变Figure 8Strain of concrete渊a冤CB 试件10080604020006001 200 1 800 2 400 3 000应变 滋着S1S2S31008060402000500 10001500200025003000应变 滋着S1S2S3S4S5S610080604020006001 200 1 800 2 400 3 000应变 滋着S1S2S3S4S5S6300250200150100500-3-2-10123应变伊103滋着5 kN10 kN15 kN20 kN25 kN30 kN35 kN40 kN300250200150100500-0.3-0.2-0.100.10.20.3应变伊103滋着5 kN10 kN15 kN20 kN25 kN30 kN35 kN300250200150100500-0.3-0.2-0.100.10.20.3应变伊103滋着5 kN10 kN15 kN20 kN25 kN30 kN35 kN基于 UHPC-钢筋错位连接的预制装配式混凝土梁抗弯性能研究李新星袁周泉袁李水生51-渊a冤CB 试件渊b冤 PB-10 试件渊c冤PB-15 试件图 11混凝土应力云图Figure 11Cloud chart of concrete stress渊a冤CB 试件渊b冤 PB-10 试件渊c冤PB-15 试件图 10钢筋应力云图Figure 10Cloud chart of reinforcement stress图 13抗弯承载力计算简图Figure 13Calculation diagram of bending bearing capacity3.2计算结果试验梁的钢筋应力云图见图 10遥由图 10 可知院CB 试件的破坏是因为底部受拉纵筋屈服袁PB-10尧PB-15 试件只有纯弯段内的底部受拉纵筋屈服袁UHPC 现浇段内的钢筋并未承担较大的应力袁 这是因为 UHPC 具有较大的刚度和强度袁UHPC 内的钢纤维也能抑制内部裂缝的产生袁同时袁由于试件在破坏过程中新旧混凝土交界面容易出现裂缝袁所以在试件破坏时袁UHPC 可承担较大的拉力袁内部钢筋不会屈服遥混凝土应力云图如图 11 所示遥由图 11 可知袁 试件的上部混凝土均出现压碎现象袁PB-10尧PB-15 试件跨中现浇段内的混凝土应力小于 UHPC 抗拉强度袁UHPC 未发生开裂袁与试验现象一致遥3.3结果对比试验梁的荷载-挠度曲线有限元分析结果和试验结果对比见图 12遥渊a冤 CB 试件渊b冤 PB-10 试件渊c冤PB-15 试件图 12荷载-挠度曲线对比Figure 12Comparison of load-deflection curves由图 12 可知院 模拟结果与试验结果整体吻合较好曰在混凝土开裂到钢筋屈服这一阶段袁模拟得到的荷载-挠度曲线的刚度更大袁 这可能是由于并未考虑钢筋与混凝土之间的滑移现象袁但实际上在试验过程中钢筋与混凝土是存在滑移现象的曰PB-10尧PB-15 试件的极限挠度均小于试验值袁这可能是由于 UHPC 现浇段刚度较大袁增大了结构的整体刚度袁使得结构的挠度降低曰PB-15 试件的极限承载力大于试验值袁 主要是因为钢筋在较长的搭接长度下袁钢筋锚固更加充分袁有限元采用钢筋内嵌约束条件袁钢筋未考虑黏结滑移作用遥4抗弯承载力计算装配梁截面基本符合平截面假定袁由于跨中现浇段 UHPC 刚度较大袁相对受压区高度上移略小于现浇梁遥 因此袁装配梁的抗弯承载力可按照双筋矩形截面抗弯承载力计算袁 考虑受压区钢筋的影响袁计算简图见图 13遥根据力大小和合力点不变的原则袁对受压区合力点取矩袁得到极限状态下力平衡方程和弯矩平衡平衡方程袁见式渊1冤尧式渊2冤遥琢1fcbx+fy忆As忆=fyAs渊1冤Mcu=琢1fcbx渊h0-x2冤+fy忆As忆渊h0-as忆冤渊2冤式中院Mcu为计算极限弯矩遥本文试验到的开裂弯矩和极限弯矩与计算得到的开裂弯矩和极限弯矩结果对比见表 6遥琢1要矩形应力图的应力系数曰fc要混凝土轴心抗压强度曰b要梁截面宽度曰x要相对受压区高度曰fy尧fy忆要受拉钢筋和受压钢筋的屈服强度曰As尧As忆要受拉钢筋和受压钢筋截面面积曰h0要梁截面有效高度曰h要截面高度曰Mu要极限弯矩曰as忆要梁受压区钢筋保护层厚度曰as要梁受拉区钢筋保护层厚度曰滓c要混凝土压应力曰滓s忆为钢筋压应力曰滓s要混凝土拉应力曰滓t要钢筋拉应力遥120100806040200081624324048挠度/mm试验曲线模拟曲线10080604020005101520253035挠度/mm试验曲线模拟曲线120100806040200051015202530挠度/mm试验曲线模拟曲线bAs滓c滓s忆滓s滓t琢1fcfy忆As忆琢1fcbxfyAsMu圆园23 年第 9 期混凝土与水泥制品总第 329 期52-由表 6 可知袁开裂弯矩计算值和试验值基本相同曰极限弯矩试验值均大于计算值的 1.2 倍袁表明钢筋错位搭接现浇 UHPC 的试件安全储备足够袁可满足工程结构设计要求遥5结论渊1冤采用 UHPC-钢筋错位搭接的预制装配式混凝土梁的破坏形式与现浇混凝土梁相同袁均经历了混凝土开裂尧受拉区钢筋屈服袁受压区混凝土被压碎的过程袁表现出适筋梁的破坏特征曰预制装配式混凝土梁裂缝出现在新旧混凝土交界处袁UHPC 现浇段未开裂遥渊2冤预制装配式混凝土梁在受弯承载中符合平截面假定曰 错位钢筋搭接长度为 10d和 15d 时袁UHPC 现浇段内的钢筋均未发生屈服和黏结滑移现象遥 搭接长度为 10d 即可满足结构传力要求遥渊3冤现浇混凝土梁的开裂弯矩尧屈服弯矩和极限弯矩略高于搭接长度为 10d 的预制装配式混凝土梁袁其承载力基本等同现浇袁延性略低于现浇混凝土梁遥渊4冤利用 ABAQUS 有限元软件袁采用混凝土塑性损伤模型袁未考虑钢筋的黏结滑移袁可以较精确地模拟试验结果遥渊5冤按相关设计规范计算得到的开裂弯矩与试验值基本一致袁 极限弯矩试验值大于计算值的 1.2倍袁实际工程中钢筋错位搭接长度为 10d 时即可满足结构承载力设计要求遥参考文献院1 中华人民共和国住房和城乡建设部.装配式混凝土结构技术规程:JGJ 1要2014S.北京:中国建筑工业出版社,2014.2 HU A X袁LIANG X W袁YU J,et al.Tensile characteristics ofultra-high-performance concreteJ.Magazine of ConcreteResearch,2018,70(6):314-324.3 BIAN C,WANG J Y.Mechanical and damage mechanisms ofreinforced ultra high performance concrete under tensile loadingJ.Construction and Building Materials,2019,226:259-279.4 刘建忠,韩方玉,周华新,等.超高性能混凝土拉伸力学行为的研究进展J.材料导报,2017,31(23):24-32.5 邵旭东,樊伟,黄政宇.超高性能混凝土在结构中的应用J.土木工程学报,2021,54(1):1-13.6 郑文忠,李莉,卢姗姗.钢筋活性粉末混凝土简支梁正截面受力性能试验研究J.建筑结构学报,2011,32(6):125-134.7 徐明雪,梁兴文,汪萍,等.超高性能混凝土梁正截面受弯承载力理论研究J.工程力学,2019,36(8):70-78.8 YANG I H,JOH C,KIM B S.Structural behavior of ultra highperformanceconcretebeamssubjectedtobending J.Engineering Mechanics,2010,32(11):3478-3487.9 YOO D Y,YOON Y S.Structural performance of ultra-high-performance concrete beams with different steel fibers J.Engineering Structures,2015,102:409-423.10 邓宗才,王义超,肖锐,等.高强钢筋 UHPC 梁抗弯性能试验研究与理论分析J.应用基础与工程科学学报,2015,23(1):68-78.11 苏家战,傅元方,黄卿维,等.钢筋超高性能混凝土梁受弯试验和有限元分析研究J.中外公路,2017,37(6):99-105.12QIUMH,SHAOXD,ZHUYP,etal.Experimentalinvestigationonflexuralcrackingbehaviorofultrahighperformance concrete beams J.Structural Concrete,2020,21(5):2134-2153.13 梁兴文,汪萍,徐明雪,等.配筋超高性能混凝土梁受弯性能及承载力研究J.工程力学,2019,36(5):110-119.14 冯军骁,郑七振,龙莉波,等.超高性能混凝土连接的预制梁受弯性能试验研究J.工业建筑,2017,47(8):59-65.15 郑七振,刘阳阳,龙莉波,等.超高性能混凝土连接的装配式现浇混凝土框架抗震性能J.工业建筑,2019,49(10):85-91.16SHAFIEIFARM,FARZADM,AZIZINAMINIA.Newconnection detail to connect precast column to cap beam usingultra-high-performanceconcreteinacceleratedbridgeconstruction applications J.Transportation Research Record,2018,2672(41):207-220.17 KIM Y J,CHIN W J,JEON S J.Interface shear strength atjointsofultra-highperformanceconcretestructuresJ.International Journal of Concrete Structures and Materials,2018,12(1):1-14.收稿日期院2023-07-19第一作者院李新星渊1991要冤袁男袁工程师遥通信地址院湖南省长沙市雨花区中意一路 158 号联系电话院13873216239E-mail院试件Mcr/渊kN 窑 m冤Mccr/渊kN 窑 m冤Mcr/MccrMu/渊kN 窑 m冤Mcu/渊kN 窑 m冤Mu/McuCBPB-10PB-1512.011.812.911.911.911.91.00.991.0837.634.838.428.928.928.91.301.201.33表 6开裂弯矩尧极限弯矩的试验值与计算值Table 6Test and calculation values of cracking moment and ultimate moment注院Mccr要计算得到的开裂弯矩遥基于 UHPC-钢筋错位连接的预制装配式混凝土梁抗弯性能研究李新星袁周泉袁李水生53-